MMF-Verfahren zur Spannungsregelung

Die MMF-Methode, auch als Ampere-Umdrehungs-Methode bezeichnet, basiert auf einem Prinzip, das sich von der synchronen Impedanzmethode unterscheidet. Während die synchrone Impedanzmethode darauf abzielt, den Einfluss der Armaturreaktion durch eine imaginäre Reaktanz zu ersetzen, konzentriert sich die MMF-Methode auf die magnetische Kraft. Insbesondere bei der MMF-Methode wird der Effekt der Armaturlecks-Reaktanz durch ein äquivalentes zusätzliche Armaturreaktions-MMF ersetzt. Dies ermöglicht es, dieses äquivalente MMF mit dem tatsächlichen Armaturreaktions-MMF zu kombinieren, was einen anderen Ansatz zur Analyse des Verhaltens der elektrischen Maschine bietet.

Um die Spannungsregelung mit der MMF-Methode zu berechnen, sind die folgenden Informationen essentiell:

• Der Widerstand der Statorwicklung pro Phase.

• Die Leerlaufkennlinien, gemessen bei synchroner Geschwindigkeit.

• Die Kurzschlusskennlinien.

Schritte zur Erstellung des Phasendiagramms der MMF-Methode

Das Phasendiagramm, das einer nachlaufenden Leistungsfaktor entspricht, ist wie folgt dargestellt:

Auswahl des Referenzphasors:

Die Spannung am Armaturenanchluss pro Phase, bezeichnet als V, wird als Referenzphasor ausgewählt und entlang der Linie OA dargestellt. Dies bildet die Grundlage für die Erstellung des Phasendiagramms und bietet einen festen Bezugspunkt für die anderen Phasoren.

Zeichnen des Armaturstrom-Phasors:

Für den nachlaufenden Leistungsfaktorwinkel ϕ, für den die Spannungsregelung berechnet werden soll, wird der Armaturstrom-Phasor Ia so gezeichnet, dass er hinter dem Spannungsphasor zurückfällt. Dies spiegelt genau die Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung in einem elektrischen System mit nachlaufendem Leistungsfaktor wider.

Hinzufügen des Phasors des Spannungsabfalls über den Armaturwiderstand:

Der Phasor des Spannungsabfalls über den Armaturwiderstand Ia Ra wird dann gezeichnet. Da der Spannungsabfall über einen Widerstand in Phase mit dem durch ihn fließenden Strom liegt, wird Ia Ra in Phase mit Ia entlang der Linie AC gezeichnet. Nachdem die Punkte O und C verbunden wurden, stellt die Linie OC die elektromotorische Kraft E' dar. Diese E' ist eine Zwischengröße im Phasendiagramm, die bei der weiteren Analyse der Eigenschaften der elektrischen Maschine mit der MMF-Methode hilfreich ist.

Basierend auf den oben dargestellten Leerlaufkennlinien wird der Feldstrom If', der der Spannung E' entspricht, berechnet.

Als Nächstes wird der Feldstrom If' so gezeichnet, dass er der Spannung E' um 90 Grad vorausliegt. Es wird angenommen, dass bei Kurzschlussbedingungen die gesamte Erregung durch die magnetomotorische Kraft (MMF) der Armaturreaktion kompensiert wird. Diese Annahme ist grundlegend für die Analyse, da sie dazu beiträgt, die Wechselwirkung zwischen dem Feld und der Armatur unter extremen elektrischen Bedingungen zu verstehen.

Mit Bezug auf die oben dargestellten Kurzschlusskennlinien (SSC) wird der notwendige Feldstrom If2 bestimmt, um den Nennstrom unter Kurzschlussbedingungen zu erzeugen. Dieser spezielle Feldstrom ist erforderlich, um den Synchronreaktanzabfall Ia Xa auszugleichen.

Anschließend wird der Feldstrom If2 in einer Richtung gezeichnet, die genau entgegengesetzt zur Phase des Armaturstroms Ia ist. Diese grafische Darstellung ist entscheidend, da sie die gegensätzlichen magnetischen Effekte zwischen dem Feld und der Armatur während eines Kurzschlussevents visuell veranschaulicht.

Berechnung des resultierenden Feldstroms

Zuerst wird die Phasorsumme der Feldströme If' und If2 berechnet. Dieser kombinierte Wert ergibt den resultierenden Feldstrom If. Dieser If ist der Feldstrom, der für die Erzeugung der Spannung E0 verantwortlich wäre, wenn der Generator unter Leerlaufbedingungen arbeitet.

Bestimmung der Leerlauf-EMK

Die Leerlauf-elektromotorische Kraft E0, die dem Feldstrom If entspricht, kann aus den Leerlaufkennlinien des Generators gewonnen werden. Diese Kennlinien liefern eine Beziehung zwischen dem Feldstrom und der erzeugten EMK, wenn der Generator ohne Last betrieben wird.

Berechnung der Spannungsregelung des Generators

Die Spannungsregelung des Generators kann dann mithilfe der unten dargestellten Beziehung bestimmt werden. Dieser Regulierungswert ist ein entscheidender Parameter, da er anzeigt, wie gut der Generator seine Ausgangsspannung unter variierenden Lastbedingungen hält.

Dies ist alles über die MMF-Methode der Spannungsregelung.